Quels sont les matériaux les plus écologiques et les plus durables ?
Le terme « écologique » réfère à l’impact environnemental d’un matériau, de sa production à sa fin de vie, incluant son extraction, sa transformation, son transport, son usage et son recyclage. « Durable », quant à lui, désigne la capacité d’un matériau à résister à l’usure et au temps, réduisant ainsi la nécessité de remplacements fréquents.
- Les critères pour évaluer l'écologie et la durabilité des matériaux
- Les matériaux végétaux comme meilleure alternative
- Quels sont les minerais les plus durables ?
- Plastiques écologiques : mythe ou réalité ?
- Le lien entre mix énergétique et extraction des matériaux
- Les matériaux pour concevoir les énergies renouvelables sont-ils écologiques ?
Les critères pour évaluer l'écologie et la durabilité des matériaux
Afin de déterminer quels sont les matériaux les plus écologiques, plusieurs critères doivent être examinés. Un matériau avec une empreinte carbone faible doit absolument tenir compte des critères suivants :
- Ressources renouvelables ou non-renouvelables : Un matériau renouvelable est une ressource naturelle qui peut être régénérée à un rythme plus rapide que celui de sa consommation. A contrario, un matériau non renouvelable, comme le pétrole ou les métaux, se forme sur des millions d'années et s'épuise à mesure de son extraction.
- Processus de fabrication : L’énergie et les méthodes utilisées pour extraire et transformer les matières premières en produits finis jouent un rôle très important dans le calcul de l'empreinte carbone d'un matériau.
- Transports : Si un matériau réputé durable doit être importé de l'autre bout du monde pour être consommé, l'empreinte carbone comprendra ce trajet dans son évaluation finale.
- Toxicité et pollution inhérente aux ressources : Le terme "100% naturel"ne veut absolument rien dire dans le domaine de l'écologie. L'amiante, par exemple, est un matériau naturel fibreux que l'on trouve facilement dans la croûte terrestre... Attention au greenwashing !
- Durabilité : Il s'agit tout simplement de définir la durée de vie de la ressource et son obsolescence.
- Fin de vie et recyclabilité : La capacité à réutiliser ou à retransformer un matériaux sans perte de qualité et d'énergie est également à mesurer.
Les matériaux végétaux comme meilleure alternative
A ce jour, les matériaux répondant au mieux aux critères cités ci-dessus sont indéniablement les matériaux issus de la biomasse. Pouvant être utilisés aussi bien dans le bâtiment, que dans le textile ou encore les énergies renouvelables (bois de chauffage, biogaz, etc.), ils doivent être cultivés et extraits dans une perspective de respect de leur environnement pour être réellement intéressants.
Le bois certifié FSC
Le bois est un matériau renouvelable qui, lorsqu'il provient de forêts gérées durablement et certifiées par le Forest Stewardship Council (FSC), peut être extrêmement écologique. Le bois certifié FSC assure que les pratiques de gestion forestière respectent des normes environnementales rigoureuses, garantissant la préservation des écosystèmes, la biodiversité et les droits des travailleurs. De plus, le bois stocke le carbone pendant sa croissance, ce qui aide à compenser les émissions de CO2. Sa capacité à être recyclé ou composté en fin de vie en fait une option durable et respectueuse de l'environnement.
« Choisir en priorité du bois de chêne, châtaignier, mélèze, pin d’Oregon, robinier ou cèdre : ces essences d’arbres sont peu sensibles aux insectes et aux champignons, ils ne nécessitent donc aucun traitement qui peut se révéler toxique. Ces espèces sont d’autant plus écologiques qu'il s'agit d'arbres indigènes, qui n'ont pas parcouru de nombreux kilomètres pour parvenir jusque chez vous » 1.
Le bambou
Le bambou est l'une des plantes les plus durables en raison de sa croissance rapide et de sa capacité à être récolté sans nuire à l'écosystème environnant. En moyenne, le bambou peut croître jusqu'à un mètre par jour, ce qui le rend très renouvelable. Sa culture nécessite peu d'eau et aucun pesticide, réduisant ainsi l'impact environnemental. Le bambou est utilisé dans divers produits, allant des matériaux de construction aux textiles. Bien que son transport depuis les régions de culture (principalement en Asie) puisse affecter son empreinte carbone, il reste un choix écologique pour de nombreuses applications.
Le chanvre
Le chanvre est une plante polyvalente avec un faible impact environnemental. Sa culture améliore la qualité du sol, capte du carbone et nécessite peu d'eau et de pesticides. Utilisé dans la construction sous forme de béton de chanvre, il offre d'excellentes propriétés d'isolation thermique tout en ayant une empreinte carbone minimale. Le chanvre est également biodégradable et compostable, ce qui le rend particulièrement adapté aux applications où la durabilité et l'impact environnemental sont des considérations clés.
La terre crue
La terre crue est un matériau de construction traditionnel qui connaît un regain d'intérêt en raison de sa faible empreinte carbone. Composée principalement d'argile, de sable et de paille, elle offre d'excellentes propriétés d'isolation thermique et est très durable. La terre crue est disponible localement, ce qui réduit les besoins de transport et donc l'empreinte carbone associée. En fin de vie, la terre crue peut être réutilisée ou retournée à la terre, ce qui en fait un matériau entièrement écologique.
Le liège
Le liège est un matériau renouvelable récolté de l'écorce du chêne-liège, un arbre qui ne meurt pas lors de la récolte. Cette écorce est régénérative et peut être récoltée tous les neuf ans sans endommager l'arbre. Le liège est léger, durable, et possède d'excellentes propriétés d'isolation thermique et acoustique. Il est également biodégradable et recyclable, ce qui réduit son impact environnemental. Sa production est peu polluante, et le matériau lui-même contribue à une réduction des déchets grâce à ses propriétés naturelles.
Quels sont les minerais les plus durables ?
L'impact environnemental des activités minières et des processus de raffinage doit être minimal, tout comme leur contribution aux émissions de gaz à effet de serre, à la pollution et à la déforestation. De plus, la durabilité des minerais inclut également leur potentiel de recyclabilité et leur rôle dans l’économie circulaire.
Le lithium : un minerai controversé mais essentiel
Le lithium est un minerai incontournable dans la transition énergétique actuelle. Utilisé principalement dans les batteries des véhicules électriques et des systèmes de stockage d’énergie, il est vu comme un élément clé pour les énergies renouvelables. Cependant, son extraction pose de nombreux problèmes écologiques. Elle est très consommatrice en eau, notamment dans les régions arides comme le désert d'Atacama au Chili, où une grande partie du lithium mondial est extraite. Bien que le lithium puisse être recyclé (ce qui augmente sa durabilité potentielle à long terme), la production actuelle reste loin d'être entièrement circulaire. Des efforts sont en cours pour améliorer le recyclage des batteries au lithium, ce qui pourrait, dans le futur, le rendre plus durable.
Le cuivre : une option plus écologique ?
Le cuivre est un autre minerai crucial, en particulier pour les infrastructures électriques et les énergies renouvelables comme les panneaux solaires et les éoliennes. Il est également massivement utilisé dans les véhicules électriques, les bâtiments écologiques et les réseaux intelligents. Le cuivre a l'avantage d'être extrêmement recyclable, et presque 80 % du cuivre produit depuis l'Antiquité est encore en usage aujourd'hui. Sa réutilisation réduit significativement son empreinte écologique. Cependant, son extraction reste une source majeure de dégradation des sols, de pollution des eaux et de destruction de la biodiversité. L'amélioration des techniques d'extraction et de traitement pourrait limiter ces impacts à l'avenir.
Pour aller plus loin : Comment bien recycler les éoliennes / Comment bien recycler les panneaux solaires ?
Le fer : abondance et recyclabilité
Le fer est l'un des minerais les plus abondants de la planète et également l'un des plus recyclés. Le fer et son dérivé, l'acier, jouent un rôle fondamental dans la construction de bâtiments, d'infrastructures et dans la fabrication de véhicules. L’acier recyclé est essentiel dans la réduction de l’empreinte carbone de ce secteur industriel. Le problème principal du fer est l’extraction à grande échelle, souvent via des mines à ciel ouvert, qui ont des effets destructeurs sur les écosystèmes environnants. Cependant, la capacité à recycler indéfiniment l’acier fait du fer un matériau de choix pour une économie plus circulaire.
Le silicium : un pilier pour les technologies renouvelables
Le silicium est indispensable pour la fabrication de panneaux solaires et de semi-conducteurs. Il est relativement abondant et son extraction n’entraîne pas les mêmes dommages environnementaux que d’autres minerais plus rares. De plus, le silicium utilisé dans les panneaux solaires peut durer plusieurs décennies avant de nécessiter un remplacement.
Cependant, l'extraction du quartzite, à partir duquel le silicium est raffiné, nécessite des quantités d'énergie importantes, ce qui peut alourdir son empreinte carbone si ces opérations sont réalisées avec des sources d'énergie non renouvelables. Cela dit, avec l’augmentation de l’efficacité des panneaux solaires et la montée des technologies de recyclage des modules photovoltaïques, le silicium demeure un des minerais les plus prometteurs dans une optique de durabilité.
Le cobalt : un enjeu éthique et environnemental
Le cobalt, utilisé dans les batteries lithium-ion, est essentiel pour la transition énergétique. Mais son extraction est extrêmement problématique sur le plan social et environnemental. Environ 60 % du cobalt mondial provient de la République démocratique du Congo, où l'exploitation minière entraîne des violations des droits humains et des pollutions massives. L’impact social est donc aussi important que l’impact environnemental. D
Le nickel : vers des alternatives vertes ?
Le nickel est un minerai de plus en plus utilisé dans les batteries électriques et les superalliages. Cependant, son extraction est coûteuse en énergie, et elle génère des émissions importantes de dioxyde de soufre et de gaz à effet de serre. Néanmoins, des entreprises minières investissent dans des technologies d’extraction à faibles émissions, et le nickel peut être recyclé à haute efficacité. De nouvelles méthodes d’extraction plus propres, comme l’extraction par solvants organiques ou l’utilisation de sources d’énergie renouvelables dans les mines, sont à l'étude pour en améliorer la durabilité.
France 2030 : vers une meilleure maîtrise de l'impact des minerais stratégiques ?
Le fonds géré par la société InfraVia, avec un investissement initial de 500 millions d’euros de l’État dans le cadre de France 2030, vise à lever 2 milliards d’euros avec des partenaires privés. Ce dispositif renforce les outils créés par le gouvernement en 2022, suite au rapport Varin sur les métaux critiques, pour sécuriser les approvisionnements essentiels à la transition énergétique. Il s’aligne également sur la stratégie européenne avec le Critical Raw Materials Act 2.
France 2030, doté de 54 milliards d’euros, ambitionne de transformer durablement les secteurs stratégiques (énergie, santé, automobile, etc.) par l'innovation technologique. Le plan soutient l’intégralité du cycle de l'innovation, avec des objectifs de décarbonation (50 %) et d'investissements dans des acteurs émergents. Piloté par le Secrétariat général pour l'investissement, il implique des acteurs économiques et académiques, avec un soutien de l’État via des appels à projets rigoureux.
Plastiques écologiques : mythe ou réalité ?
Les plastiques traditionnels, dérivés du pétrole, sont polluants et peu recyclables, entraînant une accumulation exponentielle de déchets. Pour y remédier, l’industrie explore des alternatives écologiques, comme les bioplastiques, les plastiques biodégradables et les plastiques recyclables.
Les bioplastiques, comme le PLA (acide polylactique) et le PHA (polyhydroxyalcanoates), sont fabriqués à partir de sources végétales. Ils présentent un potentiel écologique mais nécessitent des conditions spécifiques pour se dégrader, et leur production reste coûteuse.
Les plastiques biodégradables, comme le PBAT et le PBS, peuvent se décomposer plus rapidement que les plastiques traditionnels, mais leur dégradation dépend de conditions environnementales particulières.
Les plastiques recyclables incluent le PET et le PEHD, largement utilisés et présentant un fort potentiel de recyclabilité. Toutefois, leur impact environnemental dépend de l’amélioration des taux de recyclage et de l’intégration dans une économie circulaire.
Enfin, les plastiques composites biosourcés, qui combinent résines plastiques et fibres naturelles, offrent une réduction des matières pétrochimiques, bien que leur commercialisation reste limitée à ce jour.
Même avec l’introduction de plastiques plus écologiques, la quantité astronomique de déchets produits chaque année contribue à l’engorgement des décharges et à la pollution des océans. Le vrai défi ne réside pas seulement dans la conception de nouveaux matériaux, mais dans la réduction de l’utilisation du plastique dans nos modes de vie.
Il est impératif de bannir les emballages superflus, souvent utilisés pour des produits à faible durée de vie, et de promouvoir des alternatives réutilisables ou sans emballage.
Même si un plastique parfait existait, biodégradable ou entièrement recyclable, la surconsommation de matières plastiques continuerait d’exercer une pression immense sur les systèmes de gestion des déchets.
La solution à long terme réside donc dans une approche systémique, alliant innovations matérielles à une réévaluation profonde de nos habitudes de consommation.
Le lien entre mix énergétique et extraction des matériaux
Le mix énergétique fait référence à la combinaison des sources d'énergie utilisées pour produire l'électricité d'un pays ou d'une région. Il varie considérablement d'un endroit à l'autre, influençant ainsi le bilan carbone des processus industriels, y compris la production de matériaux.
Lorsque l'énergie provient de sources fossiles (comme le charbon, le pétrole ou le gaz naturel), elle génère des émissions massives de CO2 et d'autres polluants atmosphériques. En revanche, lorsque l’électricité provient de sources renouvelables ou non carbonées, comme l’éolien, le solaire, l’hydroélectricité ou le nucléaire, l’empreinte carbone de l’ensemble des activités productives, y compris la fabrication des matériaux, diminue de manière significative.
Soutenir les énergies renouvelables grâce à votre épargne
Prenons l'exemple de l'aluminium, un métal largement utilisé, notamment dans les panneaux solaires, mais très énergivore dans sa production. Dans des pays où le mix énergétique est encore dominé par le charbon, la production d’aluminium est associée à des émissions très élevées de gaz à effet de serre.
Les matériaux pour concevoir les énergies renouvelables sont-ils écologiques ?
Comme évoqué précédemment, les matériaux utilisés pour concevoir les technologies d'énergies renouvelables sont globalement moins polluants que ceux utilisés dans les énergies fossiles et largement moins polluants à l’usage, mais ils ne sont pas exempts d'impact environnemental.
Pour rappel 3 :
- Le solaire est 7,6x moins polluant qu’une centrale au gaz naturel.
- L’éolien est 60x moins polluant qu’une centrale au gaz naturel.
- L’hydraulique est 69x moins polluant qu’une centrale au gaz naturel.
- La géothermie est 9x moins polluante qu’une centrale au gaz naturel.
- Le biogaz est 17x moins polluant qu’une centrale au gaz naturel (en comptant les gaz à effet de serre qu'il capte en revalorisant les déchets).
Les défis incluent l'extraction et le traitement des matières premières, ainsi que le recyclage en fin de vie. Les efforts doivent se concentrer sur l'amélioration des procédés de fabrication, le développement de matériaux alternatifs plus durables, et l'optimisation des technologies de recyclage pour maximiser les bénéfices environnementaux des énergies renouvelables tout en minimisant leur impact écologique.
Pour aller plus loin, consulter nos dossiers sur la question :
Comment gérer les déchets et assurer le recyclage des éoliennes ?
Comment gérer les déchets et assurer le recyclage des équipements solaires ?
Sources :
(1) https://www.wwf.fr/agir-au-quotidien/materiaux-construction
(2) https://www.ecologie.gouv.fr/presse/france-2030-gouvernement-annonce-lancement-dun-fonds-dinvestissement-dedie-aux-minerais
(3) https://www.lumo-france.com/blog/2023/09/26/comment-lumo-calcule-mon-impact-environnemental-et-la-capacite-energetique-financee-lorsque-j-investis-dans-les-energies-renouvelables